rsx101 réseaux et télécommunications diaporama séance 03 niveau physique (1) révision...
TRANSCRIPT
RSX101Réseaux et Télécommunications
RSX101Réseaux et Télécommunications
Diaporama séance 03
Niveau Physique (1)
Révision AJean-Claude KOCH
GénéralitésGénéralités
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 3
Pour mémoire (?) :Pour mémoire (?) :
• Les multiples et sous-multiples de 103 et 10-3
103 kilo 10-3 milli
106 mega 10-6 micro
109 giga 10-9 nano
1012 tera 10-12 pico
1015 peta 10-15 femto
1018 exa 10-18 atto
1021 zetta 10-21 zepto
1024 yotta 10-24 yocto
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 4
Positionnement de la couche PhysiquePositionnement de la couche Physique
• C’est elle qui va permettre de véhiculer les signaux pour un médium donné
• La couche physique sera donc directement dépendante du support mis en œuvre
• Elle doit être considérée comme placée hiérarchiquement «au-dessus» du support physique (ou médium)
• La couche physique étant normalisée de niveau 1, les média seront considérés comme étant de niveau « 0 » - dénomination personnelle non utilisée par ailleurs!-
Note : Nous respecterons le « latinisme » du mot « médium » qui fait au pluriel « média »
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 5
TYPES de SUPPORTS :
– Filaires
– Hertziens
– Fibre optiques
TOPOLOGIES et CABLAGE
TYPES de PORTEUSES
- Électrique
– Électro-magnétique
– Lumineuse
INCIDENCES SPÉCIFIQUES
– Vitesse de propagation
– Bruit
– Distorsion
Spécificités liées aux média
COUCHE » 0 » : Niveau MÉDIUMCOUCHE » 0 » : Niveau MÉDIUM
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 6
Le SUPPORT PHYSIQUEou « médium »
Le SUPPORT PHYSIQUEou « médium »
SOURCEDe Données
PUITSDe Données
Emetteur Récepteur
MÉDIUM de TRANSMISSION
Bruit Distorsion Affaiblissement
Un peu de physique…Un peu de physique…
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 8
Remarques concernant ce niveau…Remarques concernant ce niveau…
• Comme le nom le désigne, nous sommes dans un univers physique… et la physique y joue un rôle important pour la compréhension de ce qui se passe à ce niveau.
. . .
• Une brève évocation de quelques concepts fondamentaux rafraîchira la mémoire… de ceux qui les ont appris un jour. Pour les autres, inutile de vous acharner!
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 9
VITESSE de PROPAGATION (CÉLÉRITÉ): métre/seconde
Vitesse propagation lumière dans la vide (Célérité)
C = 3 x 108 m/s
Première mesure en 1849 par Hippolyte FIZEAU
COEFFICIENT de CÉLÉRITÉ:
Rapport entre la vitesse de propagation des signaux dans le média et celle de la lumière dans le vide .
Exemples : I(p) = 0.6 pour la paire torsadée
= 0.7 pour le coaxial
= 0.85 pour la fibre monomode
Grandeurs caractéristiques (1)Grandeurs caractéristiques (1)
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 10
1 secondefréquence = 10 hz
période = 1 ms
fréquence = 1 khz
FRÉQUENCE : Nombre d’alternances par seconde pour un signal analogique sinusoïdal. Unité : le Hertz
PÉRIODE : P = 1 / F Durée de l’alternance d’un signal. Unité : un temps
LONGUEUR D’ONDE : = C/F avec C = 3 x 108 m/sLongueur d’une alternance d’une onde électromagnétique sinusoïdale. Unité : une longueur
longueur d'onde = 30 m
fréquence = 10 Mhz
Grandeurs caractéristiques (2)Grandeurs caractéristiques (2)
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 11
ATTÉNUATION : Décibel (/ km)
A (db) = 10 log ( P2 / P1 )
Variable en fonction de la fréquence, de la longueur et de l’impédance. Une atténuation de 3 db est égale à 50% d’affaiblissement en puissance.
BANDE PASSANTE :Gamme de fréquences traversant un dispositif avec une atténuation du signal inférieure à -3 db.
médium de transmission
signal enémission
signal enréception
P1P2
Grandeurs caractéristiques (3)Grandeurs caractéristiques (3)
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 12
Médium de transmission
Z
IMPÉDANCE CARACTÉRISTIQUE : OHMCaractéristiques électriques du câble vu comme de longueur infinie
DIAPHONIE : DécibelInduction sur une ligne d ’un signal en transmission sur une autre ligne
médias de transmission
signal émis
signal induit
Grandeurs caractéristiques (4)Grandeurs caractéristiques (4)
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 13
Analyse d ’un signal analogiquesonore
Analyse d ’un signal analogiquesonore
Signal constitué de la fondamentale + 1 harmonique
Signal initial constitué de la fondamentale + 8 harmoniques
Signal constitué de la seule fondamentale à 1000 hz
Signal constitué de la fondamentale + 4 harmoniques
0,5 ms 2 Khz4 6 8 10 12 14 16 18
Zone d’inaudibilité
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 14
Le SPECTRE ELECTROMAGNÉTIQUELe SPECTRE ELECTROMAGNÉTIQUE
Visible
Fréquence (Hz)
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10104 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Coaxiaux
Radio AM
Satellites Fibres
Hertziens
FM Radiocoms
TV
Ondes radio Micro ondes Infrarouge U.V. Rayons X
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
(Very) (Ultra) (Super)(Extremely)
(Tremendously)
Paires
103
sons
Les supports de transmissionLes supports de transmission
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 16
Les MÉDIA de TRANSMISSIONLes MÉDIA de TRANSMISSION
• Avec support matériel
– Paires filaires
– Coaxiaux
– Fibres optiques
• Avec support immatériel
– Radio
– Signaux lumineux
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 17
La PAIRE TÉLÉPHONIQUE
Paire cuivre type AWG 24 ou 26
La PAIRE TORSADÉE ISO
Usage typique : Réseaux locaux, précâblage
6 Catégories
Débits jusqu ’à 10 Gbps
La PAIRE TORSADÉE BLINDÉE ou ÉCRANTÉE
Usage typique : Réseaux industriels en environnement difficile
Débits jusqu ’à 200 Mbit / s
Les MÉDIA de TRANSMISSIONAvec Support Matériel
Les MÉDIA de TRANSMISSIONAvec Support Matériel
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 18
• La FIBRE OPTIQUE “Multimode”
( Réflexions multiples dans la fibre). Diamètre = 150 à 500 µ
- Débits maxima = 100 Gbit / s
- Distance max sans répéteur = 5 Km
- Emetteur par diode luminescente ou laser
• La FIBRE OPTIQUE “Monomode”
( Propagation quasi linéaire dans la fibre). Diamètre = 8 à 10 µ
- Débit maximum = 3000 Gbit / s (par faisceau)
- Distance max sans répéteur = 60 Km
- Emetteur = Laser
Les MÉDIA de TRANSMISSIONAvec Support Matériel (suite)
Les MÉDIA de TRANSMISSIONAvec Support Matériel (suite)
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 19
Longueurs d ’ondes du visible et procheLongueurs d ’ondes du visible et proche
Principales longueurs d ’ondes du spectre laser :
. Infra-rouge ~1014 Hz 710 à 1600 nm
. Rouge 635 nm
. Vert 530 nm
. Bleu 470 nm
. Violet 355 nm
. Ultra-violet ~1015 Hz 265 à 150 nm
nm = nanométre = 10-9 m ~ 3.1018 Hz
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 20
La FIBRE OPTIQUELa FIBRE OPTIQUE
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.8 0.9 1.00.7 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
bande des 0.85 µ
bande des bande des 1.3 µ 1.55 µ
ATTÉNUATION
db / km
LONGUEUR
D'ONDE ( µ )
Plages de longueurs d’ondes utilisées en transmissions par fibres optiques monomode
Progrès en cours :
- Amélioration de la qualité des fibres- Amélioration des dispositifs de conversion des signaux électriques / Optique (limite actuelle en bande passante)- Débit limite théorique - Modulation de valence 2 : 10 Pbits/s (1 Peta=10 15 )- Étude du “soliton” : forme d’implulsion permettant des distances de transit > 1.000 km sans distorsion
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 21
ORDINATEUR
AMPLIFICATEUR
PHOTODIODE LED
Anneau avec répéteurs actifs
ÉTOILE
Étoile optique passive
Les topologies Lans fibres optiques Les topologies Lans fibres optiques
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 22
Le solitonLe soliton
C ’est une onde qui se propage en ignorant les lois de la dispersion d ’énergie!C ’est une onde qui se propage en ignorant les lois de la dispersion d ’énergie!
• Cette onde se propage en excitant un effet non linéaire (puits de potentiel) piégeant
l’énergie, et compensant l ’effet normal de dispersion.
– Ce phénomène existe à l’état naturel sous de multiples formes (Mascarets, tsunamis,
foudre en boule …)
– Plusieurs type de solitons luminiques :
Temporel : Piège la dispersion chromatique
Va prochainement être utilisé pour les câbles trans-océaniques multicanaux.
Spatial : Piège la diffraction
En bille de lumière : Énergie lumineuse piégée dans les trois dimensions
Prédictibles au plan mathématique, impossible actuellement à
reproduire physiquement.
Les recherches actuellement en cours dans ce domaine sont très prometteuses. Le principal intérêt du soliton serait de permettre avec des fibres optique des distances considérables sans répéteur(qui coûtent très cher et sont fragiles).
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 23
Les ONDES RADIO Basse et Moyenne fréquences
- Propagation non directive - Peu d’absorbtion- Réflexion sur couches ionisées (Heavyside)
Fréquences plus élevées- De plus en plus directives selon la fréquence- Absorbées par les obstacles- Phénomènes de “fadding” dûs à certaines conditions météo
Moins onéreux que la fibre en environnement péri-urbain, mais sensibles aux influences météo. Les Faisceaux herziens dépassent aujourd’hui couramment les 10 Ghz.
Les MÉDIA de TRANSMISSIONAvec Support Immatériel
Les MÉDIA de TRANSMISSIONAvec Support Immatériel
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 24
Les transmissions INFRAROUGE– Ondes millimétriques, large bande– Omnidirectionnelles– Mise en oeuvre simple– Grande absorbtion– Perturbation par rayonnement solaire
Les transmissions à FAISCEAUX LUMINEUX (Lasers) – Ondes micrométriques, très large bande– Unidirectionnelle, concentrée– Mise en oeuvre simple– Perturbées par phénomènes météo et chaleur
Les MÉDIA de TRANSMISSIONAvec Support Immatériel (suite)
Les MÉDIA de TRANSMISSIONAvec Support Immatériel (suite)
Topologies de baseTopologies de base
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 26
Schémas topologiques des réseaux étendus (1)Schémas topologiques des réseaux étendus (1)
TOPOLOGIE HIÉRARCHISÉE : - Règles de commutation simples ( les champs adresses représentent le trajet à réaliser) - Un seul chemin possible entre deux entités d’extrémité désignées - Sensibilité aux incidents : L’indisponibilité d’un nœud ou d’un segment entraîne d’importantes dégradations de fonctionnement
NOEUD
NOEUD
NOEUD NOEUD NOEUD
Etablissement d’un circuit
NOEUD
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 27
Schémas topologiques des réseaux étendus (2)Schémas topologiques des réseaux étendus (2)
TOPOLOGIE MAILLÉE : - Règles de commutation complexes ( l’adresse n’est pas représentative du chemin) - Plusieurs chemins possibles entre deux entités d’extrémité désignées - Sensibilité aux incidents : L’indisponibilité d’un nœud ou d’un segment peuvent être totalement transparents
NOEUD
NOEUDNOEUD
NOEUD
NOEUD
NOEUD
NOEUD
NOEUD
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 28
Organisation hiérarchisée du système téléphonique français
Organisation hiérarchisée du système téléphonique français
CTP = Centre de Transit Principal
CTS = Centre de Transit Secondaire
CAA = Centre à Autonomie
d ’Acheminement
CL = Centre Local
____ Liaison principale
_ _ _ Liaison de proximité
CTP
CTS
CAA
CL
Abonné
RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 29
Schémas topologiques des réseaux étendus
Schémas topologiques des réseaux étendus
-
L’idéal : La HIÉRARCHISÉE-MAILLÉE… - Tous les avantages des deux… mais la notion de hiérarchie impose des structures topologiques et d’adresse très strictes (entre autres, mobilité difficile) - C’est le schéma de la plupart des réseaux à commutation de circuits